Який найнижчий показник напруги конденсатора, який можна безпечно використовувати?

Я використовую кілька танталових конденсаторів Case R (10uF 6,3 В) як об'ємну розв'язку на 3,3 В потужністю 100 Мбіт Ethernet. Я також використовую 0,1uF кераміку ближче до шпильок.

Як завжди, мене страшенно наполягають місця на друкованій платі, і тому я хотів би замінити їх на кришки розміру 0603. Проблема в тому, що вони оцінені лише для 4В. Зазвичай я б завжди оцінював свої конденсатори вдвічі більше напруги, яку вони коли-небудь бачать.

Чи це може бути проблема, якщо я використовую конденсатор 4 В на регульованій лінії 3,3 В?

Використання танталових ковпаків для розв’язки - нерозумно з сьогоднішніми варіантами. Керамічні ковпачки 6 мкФ 6 В в упаковці 0603 є дешевими та доступними. Це було б краще, ніж 10 мкФ для декупажу в будь-якому випадку. 10 мкФ в точках підключення живлення має сенс, але не для роз'єднання. Погляньте на графіки імпедансу керамічних ковпачків 100 nF, 1 мкФ та 10 мкФ у таблицях даних будь-яких авторитетних виробників.

Будьте дуже обережні щодо своїх специфікацій шапки! Вони можуть бути не такими, якими вони претендують.

Одна з проблем керамічних ковпачків полягає в тому, що вони втрачають ємність у міру збільшення напруги. Наприклад, цей керамічний ковпачок X5R від Venkel оцінюється в 10 мкФ та 6,3 В. Проблема полягає в тому, що при 6,3 В фактична ємність знижується до всього 2 мкФ! Це на 80% падіння! Навіть при 2.0 V вам не вистачає 30% від номінального значення.

Це задокументовано тут , але воно жодним чином не обмежується Венкелем. Від цього певною мірою страждають X7R, X5R і, ймовірно, інші керамічні ковпачки. COG / NPO, схоже, не має цього питання. Слід зазначити, що ця проблема не була зазначена у загальній таблиці даних конденсаторів, а лише у додатковому документі "Технічні дані", який не знаходився там же на їх веб-сторінці.

Однак, ваше основне питання - "на скільки я повинен знецінювати" конденсатори. Звичайно, якщо ви запитаєте 10 EE про це, ви, ймовірно, отримаєте 15 різних відповідей. Ось мої дуже грубі правила та рекомендації.

• Електролітичні ковпачки з алюмінію будуть зменшені щонайменше до 50%, якщо ємність критична. Значить, я використовуватиму ковпачок на 25 В на рейці 12,5 В. Якщо ємність не є критичною, то я дозволять мати менший запас напруги.

• На більшості рейок, незалежних від використання, танталові ковпаки зменшаться щонайменше до 50%.

• Керамічні ковпачки вище 10 В зменшаться до 50%. Коли напруга падає нижче 10 В, я дозволять мати менший запас. Наприклад, я запускаю ковпачок на 4,6 В на рейці 3,3 В, наприклад. Але пам’ятайте, що я вже говорив про керамічні ковпачки.

• Чим легше буде навантаження на шапку, тим менший запас я дозволять. Наприклад, якщо сигнал дуже часто трапляється до 90 В, але в основному нижче 50 В, то я можу використовувати керамічну кришку на 100 В. Температура, напруга, струм та ESL / ESR впливають на це. Кепка з великим навантаженням отримає набагато більше запасу.

• Зниження менше 50% трапляється лише за інших причин. Якщо вартість, розмір та інші фактори не грають, я завжди знижую мінімум 50%.

• Якщо схема добре поводиться і проблеми сплеску напруги чи інші погані поведінки не є проблемою, то я можу залишити менше запасів.

Але це лише грубі правила. Ви повинні розглянути кожен випадок окремо і зважити плюси та мінуси.

Оновлення:

Ось деяка документація від AVX. Він знаходиться на сторінці 3, під заголовком "Залежність від зміщення постійного струму". Зверніть увагу, що їх криві напруги проти ємності для X7R набагато "приємніші", ніж у того, що має Венкель - тому, якщо значення кришки дійсно важливо, тоді проведіть дослідження та отримайте шапку, яку ви задумали.

На додаток до коментарів Оліна щодо розміру - добре зауважте, що конденсатор Тантала в контурі з будь-яким наявним "потужністю" присутній - це тотальна катастрофа, яка чекає цього статися.

Танталові конденсатори ВИКЛИЧНО схильні до пробивання шару ізоляції при напругах, дещо перевищують номінальну напругу, і вони НЕ самозагоюються. Після того як шар буде порушений, конденсатор скидає наявну енергію і саморуйнується. Нормальний режим відмови - це жорсткий металевий шорт. Необов'язково, зокрема, дим, запах, полум'я, звук і вибух. Я один раз бачив і чув усе це в одній захоплюючій події.

Дуже короткий сплеск напруги на силовій рейці, що перевищує показник напруги, може проколоти шар ізоляції, а потім дозволити енергії рейкової силової лінії виконати завдання.

Керамічна: Зауважте, що температурний вплив залежить від ступеня. Також механічна мікрофонія гірша при широких варіаціях температур. Зазвичай це не проблема для відключення потужності.

Кераміка низького класу (погана переносимість температури, а також погана механічна) на вході в регулятор може "дзвонити", коли подається ступінчаста напруга (наприклад, при включенні живлення) і може зруйнувати регулятор. Це незвично і легко захищається, але про нього потрібно знати.

Якщо кераміка чомусь не відповідає вашим потребам, подивіться на міцні алюмінієві конденсатори (тобто не електролітичні Al). Вони є конкурентоспроможними Tantalum за розміром можливостей і вартістю, але не мають режиму фатального відмови Tantalums.

Правило щодо танталів - уникати їх, якщо немає хорошого обмеження струму. Або хоча б зменшити напругу принаймні на 3: 1 (деякі люди кажуть 4: 1), що не завжди можливо. Я багато використовував їх на джерелах живлення на виході маленького регулятора, але не на вході.